Fırınsız Sürdürülebilir Seramikler

Çimento, tuğla, banyo taşları ve porselen çanak çömleklerin üretimi normalde çok fazla ısı gerektirir ki seramik malzemeleri 1000 °C aşan sıcaklıklarda ateşlemek için fırın kullanılır. Zürih ETH’den malzeme bilimciler ilk bakışta şaşırtıcı şekilde kolay görünen oda sıcaklığında çalışan bir üretim yöntemi geliştirdiler. Bilim adamları ateşlemek yerine  kalsiyum karbonat nano taneciklerini başlatıcı madde olarak kullandılar. Küçük bir miktar su ekleyip ardından sıkıştırarak…

Kompleks Malzemeler Profesörü André Studart’ın grubunda post doktorasını yapan Florian Bouville’in açıklamasına göre ‘Bu üretim sürecinde kaya oluşumunun jeoliojik süreci baz alındı.’  Tortul kayaç çökeltilerin milyonlarca yıldır üzerini örten  katmanların uyguladığı basınçla sıkışmasıyla oluşur. Bu süreç kalsiyum karbonatı etrafını çevreleyen su yardımıyla kireç taşına dönüştürür. Çok küçük parçacıkları (nano tanecikler) başlatıcı madde olarak kullanan ETH araştırmacılarına göre sıkıştırma işlemi sadece 1 saat sürüyor. ETH profesörü Studart ‘Çalışmamız seramik bir malzemenin oda sıcaklığında nispeten düşük basınçta bu kadar kısa bir sürede üretilebileceğinin bir kanıtıdır ‘

Betondan daha güçlü

Testler gösteriyor ki bu yeni malzeme betonu kırabilen kuvvetten 10 kat fazlasına dayanabiliyor ve bir taş veya beton kadar da katı. Diğer bir deyişle biçimini bozmak oldukça zor.

Şimdiye kadar, bilim adamları geleneksel hidrolik sıkıştırma yöntemini kullanarak  bir frank parçası büyüklüğünde malzeme örneği ürettiler. ‘ Asıl zorluk sıkıştırma prosesi için yeterli büyüklükte basınç üretmek. Daha geniş parçalar üretmenin doğal olarak daha çok kuvvet gerektirdiğini söylüyor Bouville. Bilim adamlarına göre, küçük banyo karolarının büyüklüğü için de uygulanabilir.

Enerji verimli ve çevre dostu

Malzeme bilimciler uzunca bir zamandır, ateşleme işlemi çok büyük miktarda enerji gerektirdiği için hafif koşullar altında seramik malzemeler üretebilecek bir yol arıyordu.’ diyor Studart. Yeni oda sıcaklığı yöntemi -uzmanların soğuk sinterleme olarak bahsettiği- çok daha enerji verimli ve plastik gibi kompozit malzemelerin üretimine de olanak veriyor. Teknik ayrıca gelecekteki CO₂-siz toplum görüşü için de ilgi çekici. Özellikle, karbonat nano tanecikleri termal enerji istasyonlarınn atık gazlarından ve atmosferden tutulan CO₂ kullanılarak üretilebilir. Bu senaryoda, tutulan CO₂ tanecik halindeki uygun kayalarla reaksiyona girerek oda sıcaklığında seramik üretmek için kullanılacak karbonat üretilebilir. Böylece iklime zarar veren CO₂ uzun vadede seramik ürünlerin içinde depolanabilir. Bunlar bir CO₂ lavabosu oluşturur ve termal enerji istasyonlarının CO₂-siz bir şekilde çalışmasına yardımcı olurdu.

Araştırmacılara göre, uzun vadede, soğuk sinterlemenin bu yeni yaklaşımı daha çevre dostu olan çimento bazlı malzemelerin yerine geçebilecek malzemelere liderlik etme potansiyeline sahiptir. Ancak, bu amaca ulaşmak için çok büyük bir araştırmalar gerekmektedir. Çimento üretimi sadece enerji tüketimi açısından yoğun değil aynı zamanda çok yüksek miktarda CO₂ de açığa çıkarır, soğuk sinterleme yöntemiyle yerine geçebilecek malzemenin aksine.

Kaynak : sciencedaily.com